O fator de potência do motor de indução - do que depende e como muda
Na placa de identificação (placa de dados) de cada motor de indução, além de outros parâmetros de operação, seu parâmetro é indicado como cosseno phi — cosfi… O cosseno phi também é chamado de fator de potência do motor de indução.
Por que esse parâmetro é chamado de cos phi e como ele está relacionado à potência? Tudo é bem simples: phi é a diferença de fase entre corrente e tensão, e se você representar graficamente a potência ativa, reativa e total que ocorre durante a operação de um motor de indução (transformador, forno de indução, etc.), verifica-se que a relação da potência ativa à potência total - este é o cosseno phi - Cosphi, ou em outras palavras - fator de potência.
Na tensão nominal de alimentação e na carga nominal do eixo de um motor de indução, o cosseno phi ou fator de potência será simplesmente igual ao seu valor de placa de identificação.
Por exemplo, para o motor AIR71A2U2, o fator de potência será 0,8 com uma carga de eixo de 0,75 kW.Mas a eficiência deste motor é de 79%, portanto a potência ativa consumida pelo motor na carga nominal do eixo será superior a 0,75 kW, ou seja, 0,75 / Eficiência = 0,75 / 0,79 = 0,95 kW.
No entanto, na carga nominal do eixo, o parâmetro de potência ou Cosphi está relacionado precisamente com a energia consumida pela rede. Isso significa que a potência total desse motor será igual a S = 0,95 / Cosfi = 1,187 (KVA). Onde P = 0,95 é a potência ativa consumida pelo motor.
Neste caso, o fator de potência ou Cosphi está relacionado com a carga no eixo do motor, pois com diferentes potências mecânicas no eixo, a componente ativa da corrente do estator também será diferente. Assim, no modo inativo, ou seja, quando nada está conectado ao eixo, o fator de potência do motor não ultrapassará, via de regra, 0,2.
Se a carga do eixo começar a aumentar, o componente ativo da corrente do estator também aumentará, portanto, o fator de potência aumentará e, com uma carga próxima à nominal, será de aproximadamente 0,8 - 0,9.
Se agora a carga continuar aumentando, ou seja, carregar o eixo acima do valor nominal, o rotor diminuirá, aumentará deslizamento s, a resistência indutiva do rotor começará a contribuir e o fator de potência começará a diminuir.
Se o motor estiver ocioso por uma certa parte do tempo de operação, você pode recorrer à redução da tensão aplicada, por exemplo, mudar de um delta para uma estrela, então a tensão de fase dos enrolamentos diminuirá em uma raiz de 3 vezes , o componente indutivo do rotor ocioso diminuirá e o componente ativo nos enrolamentos do estator aumentará ligeiramente. Assim, o fator de potência aumentará ligeiramente.
Em princípio, os sistemas acionados por corrente alternada, como os motores assíncronos, sempre possuem, além dos componentes ativos, indutivos e capacitivos, portanto, a cada meio ciclo, uma determinada parte da energia é devolvida à rede, o chamado potência reativa Q.
Este fato cria problemas para os fornecedores de eletricidade: o gerador é forçado a fornecer a potência total S para a rede, que retorna ao gerador, mas os fios ainda precisam de uma seção adequada para esta potência total e, claro, há um aquecimento parasita de os fios da corrente reativa circulando para frente e para trás... Acontece que o gerador é necessário para fornecer energia total, parte da qual é basicamente inútil.
Em uma forma puramente ativa, o gerador da usina poderia fornecer muito mais energia elétrica ao usuário e para isso é necessário que o fator de potência esteja próximo da unidade, ou seja, como em uma carga puramente ativa onde Cosphi = 1.
Para garantir tais condições, algumas grandes empresas instalam unidades de compensação de potência reativa, ou seja, sistemas de bobinas e capacitores que são automaticamente conectados em paralelo com motores assíncronos quando seu fator de potência diminui.
Acontece que a energia reativa circula entre o motor de indução e a instalação dada, não entre o motor de indução e o gerador da usina. Assim, o fator de potência dos motores assíncronos chega a quase 1.